JPWO2019225566A1 - Optical integrated circuits and integrated circuits - Google Patents
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Abstract
光集積回路(104)は、光導波路(203又は204)と、光導波路(203又は204)の側方に形成されており、電気信号を光信号に変換し、当該光信号を光導波路(204)に出力する、又は、光導波路(203)を伝送される光信号を電気信号に変換するレーザダイオード(202)又はフォトダイオード(201)とを備え、レーザダイオード(202)又はフォトダイオード(201)は、フォトニック結晶構造体に囲まれた円形の主共振器(401)と、主共振器(401)の近傍に形成され、フォトニック結晶構造体に囲まれた副共振器(402)とを有する。The optical integrated circuit (104) is formed on the side of the optical waveguide (203 or 204) and the optical waveguide (203 or 204), converts an electric signal into an optical signal, and converts the optical signal into an optical waveguide (204). ), Or a laser diode (202) or a photodiode (201) that converts an optical signal transmitted through an optical waveguide (203) into an electric signal, and the laser diode (202) or the photodiode (201). A circular main resonator (401) surrounded by a photonic crystal structure and a sub-resonator (402) formed in the vicinity of the main resonator (401) and surrounded by a photonic crystal structure. Have.
Description
本開示は、フォトニック結晶構造体に囲まれた共振器を有する光ダイオードを備える光集積回路に関する。 The present disclosure relates to an optical integrated circuit including a photodiode having a resonator surrounded by a photonic crystal structure.
フォトニック結晶構造体に囲まれた共振器を有する光集積回路について、特許文献1及び特許文献2に記載されている。例えば、特許文献1及び特許文献2に記載の光集積回路では、光導波路の側方に複数の共振器が形成され、複数の共振器で生成された光信号が、光導波路に出力される。
このような、光集積回路では、共振器から出力された光信号を、光導波路の一方向に伝送できる、又は、光導波路の一方向から伝送された光信号を電気信号に変換できることが好ましい。 In such an optical integrated circuit, it is preferable that the optical signal output from the resonator can be transmitted in one direction of the optical waveguide, or the optical signal transmitted from one direction of the optical waveguide can be converted into an electric signal.
そこで、本開示は、光導波路の一方向に出力される光信号の割合、又は共振器に入力される一方向から伝送される光信号の割合を増加できる光集積回路又は集積回路を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure provides an optical integrated circuit or an integrated circuit capable of increasing the ratio of optical signals output in one direction of an optical waveguide or the ratio of optical signals transmitted from one direction input to a resonator. With the goal.
本開示の一態様に係る光集積回路は、光導波路と、前記光導波路の側方に形成されており、電気信号を光信号に変換し、当該光信号を前記光導波路に出力する、又は、前記光導波路を伝送される光信号を電気信号に変換する光ダイオードとを備え、前記光ダイオードは、フォトニック結晶構造体に囲まれた円形の主共振器と、前記主共振器の近傍に形成され、フォトニック結晶構造体に囲まれた副共振器とを有する。 The optical integrated circuit according to one aspect of the present disclosure is formed on the side of the optical waveguide and the optical waveguide, converts an electric signal into an optical signal, and outputs the optical signal to the optical waveguide, or A light diode that converts an optical signal transmitted through the optical waveguide into an electric signal is provided, and the optical diode is formed in the vicinity of a circular main resonator surrounded by a photonic crystal structure and the main resonator. And has a sub-resonator surrounded by a photonic crystal structure.
本開示は、光導波路の一方向に出力される光信号の割合、又は共振器に入力される一方向から伝送される光信号の割合を増加できる光集積回路又は集積回路を提供できる。 The present disclosure can provide an optical integrated circuit or an integrated circuit capable of increasing the ratio of optical signals output in one direction of an optical waveguide or the ratio of optical signals transmitted from one direction input to a resonator.
(本開示の基礎となった知見)
近年の情報化社会の発達は、目覚しいものがある。これは主にソフトウェアの発達によるところが大きい。他方、ハードウェアの発達は、既に物理的限界に近いところまで到達しており、伸びしろが少ない状態にある。例えば、情報処理の中核である半導体CPUチップのクロック速度は、この10年で殆ど変わっていない。チップ内の情報伝送は、金属配線で行われており、配線の微細化により信号遅延が発生する。クロック速度を高めると、チップ自体が発熱し、消費電力が大きく増大する。現状、3GHz程度のクロック速度が妥協点となっている。これに対して、CPUチップの高性能化のために、情報処理を行うコアと呼ばれる部分を複数設け、複数のコアで並列処理することが行われている。(Knowledge on which this disclosure was based)
The development of the information-oriented society in recent years has been remarkable. This is largely due to the development of software. On the other hand, the development of hardware has already reached a point close to the physical limit, and there is little room for growth. For example, the clock speed of semiconductor CPU chips, which are the core of information processing, has hardly changed in the last 10 years. Information transmission in the chip is performed by metal wiring, and signal delay occurs due to miniaturization of wiring. When the clock speed is increased, the chip itself generates heat and the power consumption is greatly increased. Currently, a clock speed of about 3 GHz is a compromise. On the other hand, in order to improve the performance of the CPU chip, a plurality of parts called cores for performing information processing are provided, and parallel processing is performed by the plurality of cores.
CPUチップのサイズは数cm角であり、この中に100億個程度のトランジスタが形成されている。これらを同一のクロック速度で動かすと発熱と消費電力の問題が発生する。この解決策として、サイズが小さい複数のコアで情報方処理を行う方法がある。 The size of the CPU chip is several centimeters square, and about 10 billion transistors are formed in the CPU chip. If they are operated at the same clock speed, problems of heat generation and power consumption will occur. As a solution to this, there is a method of performing information processing with a plurality of small cores.
複数のコアで並列処理を行うためには、コア間での情報伝送が重要になる。現在のCPUチップ内部では、情報伝送は全て金属配線で行われているので、この金属配線における発熱と消費電力の問題が発生する。 Information transmission between cores is important for parallel processing in multiple cores. Since all information transmission is performed by metal wiring inside the current CPU chip, problems of heat generation and power consumption in this metal wiring occur.
本開示のCPUチップでは、コア間での情報伝送に光配線を用いる。従来の光伝送技術は、比較的長距離の情報伝送に用いられており、光伝送モジュールのサイズが大きい。よって、このような技術をチップ内に組み込むことは困難である。本開示では、それを可能にする微小な光モジュールについて説明する。 In the CPU chip of the present disclosure, optical wiring is used for information transmission between cores. Conventional optical transmission technology is used for relatively long-distance information transmission, and the size of the optical transmission module is large. Therefore, it is difficult to incorporate such a technique into a chip. This disclosure describes a microscopic optical module that makes this possible.
また、特許文献1及び特許文献2に記載の光モジュールでは、以下の課題がある。これらの光モジュールでは、光導波路の側方に共振器を有する光ダイオードが形成される。光ダイオードで生成された光信号は、光導波路に出力される。ここで、光導波路に出力された光信号は、光導波路のいずれか一方の方向に伝送される必要がある。しかしながら、従来技術では、光信号は両方向に伝送される。例えば、光信号を左方向に伝送する際には、右方向に伝送された光信号は、光導波路の端部にある位相調整領域で反射され、この反射波が左方向に伝送される。よって、共振器から左方向に出力された光信号の位相と、この反射波の位相とが同位相になるように調整することで、光信号が減衰することを抑制できる。しかしながら、一つの光導波路の側方に、波長が異なる複数の共振器を設ける場合には、これらの複数の共振器の全ての光信号の位相を調整することが困難であるという課題がある。これにより、光伝送でエラーが生じる可能性がある。
Further, the optical modules described in
本開示の一態様に係る光集積回路は、光導波路と、前記光導波路の側方に形成されており、電気信号を光信号に変換し、当該光信号を前記光導波路に出力する、又は、前記光導波路を伝送される光信号を電気信号に変換する光ダイオードとを備え、前記光ダイオードは、フォトニック結晶構造体に囲まれた円形の主共振器と、前記主共振器の近傍に形成され、フォトニック結晶構造体に囲まれた副共振器とを有する。 The optical integrated circuit according to one aspect of the present disclosure is formed on the side of the optical waveguide and the optical waveguide, converts an electric signal into an optical signal, and outputs the optical signal to the optical waveguide, or A light diode that converts an optical signal transmitted through the optical waveguide into an electric signal is provided, and the optical diode is formed in the vicinity of a circular main resonator surrounded by a photonic crystal structure and the main resonator. And has a sub-resonator surrounded by a photonic crystal structure.
これによれば、副共振器を設けることで、光導波路の一方向に出力される光信号の割合、又は共振器に入力される一方向から伝送される光信号の割合を増加できる。 According to this, by providing the sub-resonator, the ratio of the optical signal output in one direction of the optical waveguide or the ratio of the optical signal transmitted from one direction input to the resonator can be increased.
例えば、前記副共振器は、前記主共振器における右回りと左回りの光信号に対して非対称に形成されていてもよい。 For example, the sub-resonator may be formed asymmetrically with respect to the clockwise and counter-clockwise optical signals in the main resonator.
例えば、前記副共振器は、前記主共振器における右回りの光信号と左回りの光信号とに与える影響が異なってもよい。 For example, the sub-resonator may have different effects on the clockwise and counterclockwise optical signals in the main resonator.
例えば、前記副共振器は、前記主共振器と前記光導波路との間以外に形成されていてもよい。 For example, the sub-resonator may be formed other than between the main resonator and the optical waveguide.
これによれば、副共振器が主共振器と光導波路との光結合を阻害することを抑制できる。 According to this, it is possible to suppress that the sub-resonator interferes with the optical coupling between the main resonator and the optical waveguide.
例えば、前記主共振器と前記副共振器とは隣接していてもよい。 For example, the main resonator and the sub-resonator may be adjacent to each other.
これによれば、光導波路の一方向に出力される光信号の割合、又は共振器に入力される一方向から伝送される光信号の割合をさらに増加できる。 According to this, the ratio of the optical signal output in one direction of the optical waveguide or the ratio of the optical signal transmitted from one direction input to the resonator can be further increased.
例えば、前記副共振器は、1以上かつ3以下のフォトニック結晶構造の空孔が除去されることで形成されていてもよい。 For example, the sub-resonator may be formed by removing pores having a photonic crystal structure of 1 or more and 3 or less.
これによれば、光導波路の一方向に出力される光信号の割合、又は共振器に入力される一方向から伝送される光信号の割合をさらに増加できる。 According to this, the ratio of the optical signal output in one direction of the optical waveguide or the ratio of the optical signal transmitted from one direction input to the resonator can be further increased.
例えば、前記光導波路は、両側方をフォトニック結晶構造体で囲まれており、前記光導波路の両側方のフォトニック結晶構造体の間隔は、前記光導波路の両側方以外のフォトニック結晶構造体の間隔より広くてもよい。 For example, the optical waveguide is surrounded on both sides by a photonic crystal structure, and the distance between the photonic crystal structures on both sides of the optical waveguide is a photonic crystal structure other than both sides of the optical waveguide. It may be wider than the interval of.
これによれば、主共振器と光導波路との結合効率を向上できる。 According to this, the coupling efficiency between the main resonator and the optical waveguide can be improved.
例えば、前記光集積回路は、前記光ダイオードを含む複数の光ダイオードを備え、前記複数の光ダイオードは、前記光導波路の側方に形成されており、(1)電気信号を、互いに波長の異なる光信号に変換し、前記光信号を前記光導波路に出力する、又は、(2)前記光導波路を伝送される互いに波長の異なる光信号を電気信号に変換し、前記光導波路は、信号伝送方向に沿って形成された溝を有してもよい。 For example, the optical integrated circuit includes a plurality of optical diodes including the optical diode, and the plurality of optical diodes are formed on the side of the optical waveguide, and (1) electric signals have different wavelengths from each other. It is converted into an optical signal and the optical signal is output to the optical waveguide, or (2) optical signals having different wavelengths transmitted through the optical waveguide are converted into an electric signal, and the optical waveguide is in the signal transmission direction. It may have a groove formed along the.
これによれば、光導波路に溝を設けることで、波長の異なる複数の光ダイオードと、光導波路との結合効率を向上できる。 According to this, by providing a groove in the optical waveguide, it is possible to improve the coupling efficiency between a plurality of photodiodes having different wavelengths and the optical waveguide.
本開示の一態様に係る集積回路は、電気及び光を介して信号を伝送する集積回路であって、前記光集積回路を備える。 The integrated circuit according to one aspect of the present disclosure is an integrated circuit that transmits signals via electricity and light, and includes the optical integrated circuit.
本開示の一態様に係る集積回路は、複数のコアと、前記複数のコア間の信号の伝送を行う前記光集積回路とを備える。 The integrated circuit according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of cores and the optical integrated circuit that transmits signals between the plurality of cores.
これによれば、複数のコアを有する集積回路の高性能化を実現できる。 According to this, it is possible to realize high performance of an integrated circuit having a plurality of cores.
例えば、前記集積回路は、各々が複数の前記コアを含む複数のブロックを含み、前記光集積回路は、前記複数のブロック間の信号の伝送を行ってもよい。 For example, the integrated circuit may include a plurality of blocks, each containing a plurality of the cores, and the optical integrated circuit may transmit signals between the plurality of blocks.
これによれば、ブロック内では電気配線を用い、ブロック間では光配線を用いることで、光配線の増加を抑制できるとともに、集積回路の高性能化を実現できる。 According to this, by using the electric wiring in the block and the optical wiring between the blocks, it is possible to suppress the increase of the optical wiring and realize the high performance of the integrated circuit.
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、又は集積回路で実現されてもよく、システム、方法及び集積回路の任意な組み合わせで実現されてもよい。 It should be noted that these comprehensive or specific aspects may be realized by a system, a method, or an integrated circuit, or may be realized by any combination of a system, a method, and an integrated circuit.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present disclosure. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components.
(実施の形態)
現在市販のCPUのコア数は10以下であるが、近い将来に1桁近く増加させたいという需要がある。具体的には、9×9=81個のコアを有するCPUを作製する。81個のコアを全て光導波路で接続するためには1万本近い光導波路が必要になる。光導波路は損失がほぼ無く、CPUチップのサイズ内で用いられる場合には信号遅延も発生しないので、コア間の距離を設計で考慮する必要がない。しかし、光導波路は電気配線に比べてサイズが大きい。また、光導波路を立体交差させるとなると、その作製は容易ではなく高コストとなる。実用的な構成としては、電気配線と光配線とのハイブリッドとなる。(Embodiment)
Currently, the number of cores of commercially available CPUs is 10 or less, but there is a demand for an increase of nearly an order of magnitude in the near future. Specifically, a CPU having 9 × 9 = 81 cores is manufactured. Nearly 10,000 optical waveguides are required to connect all 81 cores with optical waveguides. Since the optical waveguide has almost no loss and no signal delay occurs when it is used within the size of the CPU chip, it is not necessary to consider the distance between the cores in the design. However, the optical waveguide is larger in size than the electrical wiring. Further, when the optical waveguide is grade-separated, the production thereof is not easy and the cost is high. A practical configuration is a hybrid of electrical wiring and optical wiring.
図1は、本実施の形態に係る集積回路100の構成を示す図である。なお、図1は模式図であり、各構成要素のサイズの比率は実際のものとは必ずしも一致しない。集積回路100は、電気及び光を介して信号を伝送する。図1に示すように集積回路100は、例えば、半導体チップであり、CPUとして機能する。この集積回路100は、3×3の9個のブロック101を含む。各ブロック101は、3×3の9個のコア102(プロセッサコア)を含む。つまり、集積回路100は、9×9の81個のコア102を含む。なお、コア102は、プロセッサコアでなくてもよく、任意の処理回路であってもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
1つのブロック101に含まれる複数のコア102の間の情報伝送は、電気配線により行われる。複数のブロック101の間の情報伝送、及び、集積回路100と外部との間の情報伝送は、光配線が用いられる。
Information transmission between a plurality of
具体的には、各ブロック101は、1つのポート103を含む。ポート103は、コア102の一部と、4つ光集積回路104(光モジュール)とを含む。ポート103は、光導波路105を介したブロック101間の信号の伝達、又は光ファイバー106を介したブロック101と外部との間の信号の伝達を行う。例えば、1つのブロック101に含まれる9個のコア102のうち、中央のコア102は、通信専用のコアとして機能し、他の8個のコア102とポート103との間の電気信号の伝達を行う。例えば、ブロック101は1cm角程度であり、コア102は3mm角程度である。また、ポート103は1mm角程度である。つまり、例えば、ポート103のサイズは、コア102のサイズより小さい。なお、ポート103のサイズはコア102のサイズより大きくてもよい。また、中央のコア102の一部がポート103として機能してもよいし、通信専用のコアを設けず、9個のコア102の各々の一部がポート103として機能してもよい。
Specifically, each
光集積回路104は、複数のポート103間の信号の伝送を行う。具体的には、光集積回路104は、複数のブロック101間の信号の伝送を行う。
The optical
より詳細には、4つの光集積回路104は、4方に隣接する他のブロック101又は外部との光信号の伝達を行う。具体的には、ブロック101間の光信号の伝達には光導波路105が用いられ、ブロック101と外部との光信号の伝達には光ファイバー106が用いられる。
More specifically, the four optical
なお、ブロック101及びコア102の数及びサイズは、一例であり、任意の数又はサイズのブロック101及びコア102が用いられてもよい。
The number and size of the
また、図1に示す構成により、CPU内にネットワ−クを構築できる。これにより、いずれかの光集積回路104が故障した場合でも、迂回するルートを介して情報を伝達できる。よって、光集積回路104が故障した場合のCPUの性能の低下を抑制できる。
Further, according to the configuration shown in FIG. 1, a network can be constructed in the CPU. As a result, even if any of the optical
図2は、光集積回路104の構成を示す斜視図である。図2に示す光集積回路104は、複数の波長の光信号が含まれる光信号と電気信号とを相互に変換する半導体集積回路であり、半導体基板205に形成された複数のフォトダイオード(PD)201a〜201cと、複数のレーザダイオード(LD)202a〜202cと、入力用の光導波路203と、出力用の光導波路204とを備える。なお、複数のフォトダイオード201a〜201cを特に区別しない場合は、フォトダイオード201と表し、複数のレーザダイオード202a〜202cを特に区別しない場合は、レーザダイオード202と表す。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the optical
入力用の光導波路203は、外部より入力される入力光信号208を伝送する光導波路である。出力用の光導波路204は、外部に出力する出力光信号209を伝送する光導波路である。
The
複数のフォトダイオード201は、光導波路203の側方に形成され、光導波路203と光学的に接続される。複数のフォトダイオード201は、光導波路203が伝送した入力光信号208を電気信号に変換する光ダイオードである。各フォトダイオード201は、電極206を備える。各フォトダイオード201は、入力光信号208に含まれる、異なる波長の光をそれぞれ電気信号に変換する。例えば、フォトダイオード201aが電気信号に変換する光信号の波長は1290nmであり、フォトダイオード201bが電気信号に変換する光信号の波長は1300nmであり、フォトダイオード201cが電気信号に変換する光信号の波長は1310nmである。
The plurality of photodiodes 201 are formed on the side of the
複数のレーザダイオード202は、光導波路204の側方に形成され、光導波路204と光学的に接続される。複数のレーザダイオード202は、電気信号を出力光信号209に変換し、光導波路204に出力する光ダイオードである。各レーザダイオード202は、電極206を備える。各レーザダイオード202は、電気信号をそれぞれ異なる波長の光信号に変換する。例えば、レーザダイオード202aが出力する光信号の波長は1290nmであり、レーザダイオード202bが出力する光信号の波長は1300nmであり、レーザダイオード202cが出力する光信号の波長は1310nmである。
The plurality of
図3は、光集積回路104と光導波路105との接続の様子を模式的に示す図である。図3に示すように基板301上に、IC302、電極303と、配線304とが形成されている。基板301は、例えば、Si基板である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of connection between the optical
IC302は、光集積回路104のフォトダイオード201が出力する電気信号の増幅及び処理と、光集積回路104のレーザダイオード202に電気信号の供給とを行うICである。ここで、光集積回路104、IC302、電極303及び配線304は、図1に示すポート103に含まれる。IC302は、例えば、コア102の一部である。
The
図2に示す光集積回路104の上下を反転させ、電極303と、光集積回路104の各フォトダイオード201及び各レーザダイオード202の電極206とをハンダバンプを用いてフリップチップ接合する。また、電極303とIC302とは、配線304を介し接続される。これにより、光集積回路104とIC302とが接続される。また、光導波路105と、光集積回路104の光導波路203及び204とが接続される。
The optical
図4は、光集積回路104と光ファイバー106との接続の様子を模式的に示す図である。基板301と光集積回路104との接続関係は、図3と同様である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state of connection between the optical
光ファイバー106は、基板301に形成されたV型の溝に収められる。光ファイバー106と、光集積回路104の光導波路203及び204とが接続される。
The
本実施の形態における光集積回路104は、単純な平面構造であるので、図3及び図4に示すように容易に集積化することができる。また、同一の光集積回路104を使用して、同一の方法で、ブロック101間及びチップ外部との光配線を作製することが可能である。これにより、コストの削減、及びチップの寿命の向上を実現できる。
Since the optical
図5は、図2に示すレーザダイオード202及び光導波路204の上面図である。図5に示すように、レーザダイオード202は、主共振器401と、副共振器402と、電極206とを備える。
FIG. 5 is a top view of the
主共振器401、副共振器402及び光導波路204は、二次元フォトニック結晶構造体内に形成される。つまり、主共振器401、副共振器402及び光導波路204は、二次元フォトニック結晶構造体に囲まれている。フォトニック結晶構造体は、所定の周期で配列することにより形成された屈折率周期構造を有し、具体的には、半導体に空孔が二次元の三角格子状に配列されたものである。例えば、フォトニック結晶構造体の格子定数(格子間隔)aは340nmであり、空孔の半径rは0.3aである。なお、これらの値は一例であり、これに限定されるものではない。また、以下で述べる値も全て一例であり、それらに限定されるものではない。
The
二次元フォトニック結晶構造体の領域では光が存在できず、配列を乱した欠陥と呼ばれる部分のみに光が存在できる。よって、二次元フォトニック結晶構造体に線状欠陥を作製すると、この部分に光が侵入することが可能になり、光導波路として機能する。この光導波路の近傍に特定の波長の光を共鳴する欠陥を配置すると、共振器として機能する。また、共振器の形状及び大きさに応じて、共鳴する光の波長が決まる。これにより、波長の異なる光信号を共通の光導波路より出射することができる。 Light cannot exist in the region of the two-dimensional photonic crystal structure, and light can exist only in the part called the defect whose arrangement is disturbed. Therefore, when a linear defect is formed in the two-dimensional photonic crystal structure, light can penetrate into this portion and functions as an optical waveguide. When a defect that resonates light of a specific wavelength is placed in the vicinity of this optical waveguide, it functions as a resonator. Further, the wavelength of the resonating light is determined according to the shape and size of the resonator. As a result, optical signals having different wavelengths can be emitted from a common optical waveguide.
主共振器401は、円形であり、光導波路204と光学的に接続されている。なお、レーザダイオード202の断面構造及び材料等については、例えば、特許文献1又は特許文献2と同様の構造を用いることができる。また、本明細書では、空孔が形成されていない領域と、その領域を囲む1周分の空孔とを含むものを主共振器401と定義する。同様に、空孔が形成されていない領域と、その領域を囲む1周分の空孔とを含むものを副共振器402と定義する。
The
主共振器401の上方には、レーザダイオード202の電極206が形成されている。この電極206に印加された電気信号に応じて光信号が生成され、光導波路204に出力される。なお、電極206の形状は、上面視した際に、主共振器401の全体を覆う形状であればよく、主共振器401と同一の形状である必要はない。例えば、電極206のサイズは、IC302に接続される電極303との位置あわせを行うために、主共振器401のサイズより大きい。例えば、主共振器401の半径Rは1μm程度であり、電極206の一辺の長さは5μm〜10μm程度である。
An
また、上述したように電極206は、電極303とハンダバンプを用いてフリップチップ接合される。このとき、主共振器401の上部においてハンダバンプを用いた接合が行われると、主共振器401の特性が悪化する可能性がある。よって、電極206は、主共振器401の上部以外の領域においてハンダバンプを用いた接合が行える形状及びサイズを有することが好ましい。
Further, as described above, the
副共振器402は、主共振器401より小さく、主共振器401の近傍に形成される。例えば、図5に示すように、副共振器402の上部に電極206が形成されている。ここで、主共振器401と電極206とは電気的に接続されるが、副共振器402と電極206とは電気的に接続されない。具体的には、主共振器401のコア層は、その上方に形成された導電性のクラッド層を介して電極206と電気的に接続される。一方、副共振器402のコア層の上方には非導電性のクラッド層が形成される。これにより、副共振器402のコア層と電極206とは電気的に接続されない。なお、副共振器402の上部に電極206が形成されていなくてもよい。
The sub-resonator 402 is smaller than the
なお、フォトダイオード201の構成については、詳しい説明を省略するが、例えば、特許文献1又は特許文献2と同様の構造を用いることができる。または、フォトダイオード201及び光導波路203として、レーザダイオード202の主共振器401及び光導波路204と同様の構成を用いてもよい。つまり、フォトダイオード201も、副共振器402を備えることが好ましい。
Although detailed description of the configuration of the photodiode 201 is omitted, for example, a structure similar to that of
以下において、まず、副共振器402が無い場合の主共振器401の動作について説明する。円形の主共振器401内に発生した光は直進したい性質を持っている。空孔が二次元的に配列されたフォトニック結晶構造体内に光は侵入することができないため、光は主共振器401の最外周を周回する。主共振器401は18個の空孔で囲まれているので、9波長の波のみが定在波として安定に存在する。この定在波は、時計回り(右回り)と反時計回り(左回り)の周回波が重なったものでもある。時計回りの周回波は、図5において主共振器401の上部にある光導波路204へ光結合して、同図において光導波路204の右方向へ出射される。他方、反時計回りの周回波は、光導波路204の左方向へ出射される。時計回りと反時計回りの光の経路は全く同一なので、レーザの利得も同じであり、光導波路204において左右で同じ強度の光が出射される。
In the following, first, the operation of the
ここで、光信号は、光導波路204の左方向へ出射されればよく、右方向に出射される必要はない。なお、右方向に伝送された光信号は、図2に示す光導波路204の右端部にある位相調整領域で反射され、この反射波が左方向に伝送される。よって、共振器から左方向に出力された光信号の位相と、この反射波の位相とが同位相になるように、位相調整領域の位置を調整することで、光信号が減衰することを抑制できる。図2に示すように、一つの光導波路204の側方に、波長が異なる複数のレーザダイオード202を設ける場合には、これらの複数のレーザダイオード202の全ての光信号の位相を調整することが困難であるという課題がある。
Here, the optical signal may be emitted to the left of the
本実施の形態では、副共振器402を設けることで、この右方向に出射される光信号を低減する。以下、この原理について説明する。 In the present embodiment, the sub-resonator 402 is provided to reduce the optical signal emitted to the right. This principle will be described below.
反時計回りの光は主共振器401の外周を、11時、10時、9時、8時、7時、6時、5時と進み、副共振器402の影響を受けず、副共振器402が無い場合と同じ利得を得てレーザ発振する。他方、時計回りの光は主共振器401の外周を、1時、2時、3時、4時、5時と進み、6時に位置で、直進性質のある光は、その一部が副共振器402に進入する。副共振器402に進入した光は、副共振器402内で反射されて、主共振器401に再び戻る。その反射光は反時計回りに進むので、時計回りの周回波に影響を及ぼし、時計回りのレーザ光は著しく弱くなる。
The counterclockwise light travels around the outer circumference of the
なお、副共振器402の長さ(図5では左右方向の大きさを)を変えても時計回りの光が低減される度合いに殆ど影響がなかった。つまり、時計回りの光が弱くなる理由は、進行波と反射波の位相が逆位相となって打ち消し合うためではなく、反射波と進行波の位相が異なるためにレーザ発振の利得が低下するためだと想定される。 Even if the length of the sub-resonator 402 (the size in the left-right direction in FIG. 5) was changed, there was almost no effect on the degree to which the clockwise light was reduced. In other words, the reason why the clockwise light is weakened is not because the phases of the traveling wave and the reflected wave are opposite to each other and cancel each other out, but because the phases of the reflected wave and the traveling wave are different, the gain of laser oscillation decreases. It is assumed that.
また、図5では、空孔を2つ作製しないことで副共振器402を形成しているが、空孔が1つでも副共振器402として機能する。また、時計回りの光を副共振器402に多く進入させるために、副共振器402の右端の空孔を三角格子の本来の位置から少し主共振器401に近い位置にシフトさせている。同様に、副共振器402の幅(図5では上下方向の大きさを)をやや狭めている。
Further, in FIG. 5, the sub-resonator 402 is formed by not forming two holes, but even one hole functions as the sub-resonator 402. Further, in order to allow a large amount of clockwise light to enter the sub-resonator 402, the hole at the right end of the sub-resonator 402 is shifted from the original position of the triangular lattice to a position slightly closer to the
図5に示す副共振器402付きの円形の主共振器401では、反時計回りのレーザ光が主として発生しているので、光導波路204では左に進行する光が主となる。なお、主共振器401と光導波路204の光結合効率を30%前後とするために、主共振器401と光導波路204の位置関係を、図5に示すように設計している。
In the circular
図6は、2つの共振器を光導波路204の両側に配置した場合の例を示す図である。図6に示すように、光導波路204の下側に主共振器401a及び副共振器402aが形成され、光導波路204の上側に主共振器401b及び副共振器402bが形成される。
FIG. 6 is a diagram showing an example when two resonators are arranged on both sides of the
また、図6では、副共振器402aは、空孔を1つ作製しないことで形成している。また、副共振器402aは、図5に示す副共振器402に対して、60度右回転させた位置にある。この場合も、図5の場合と同様に、半時計回りレーザ光が主となり、レーザ光は光導波路204の左側から出射される。
Further, in FIG. 6, the sub-resonator 402a is formed by not forming one hole. Further, the sub-resonator 402a is located at a position rotated 60 degrees clockwise with respect to the sub-resonator 402 shown in FIG. In this case as well, as in the case of FIG. 5, the counterclockwise laser beam is mainly used, and the laser beam is emitted from the left side of the
また、主共振器401bの半径R2は、主共振器401aの半径R1と比べて少し大きい。ここで、定在波が存在する円周の長さは半径Rに比例する。また、主共振器401bにおいても、主共振器401aと同様に9波長の定在波のみが安定に存在する。よって、主共振器401bの波長は、主共振器401aの波長より少し長くなる。このように、主共振器401aと主共振器401bの出力波長は異なる。
Further, the radius R2 of the
また、主共振器401a及び副共振器402aと、主共振器401b及び副共振器402bとの基本設計は、光導波路204を軸として上下対称となっている。つまり、主共振器401bでは、時計回りのレーザ光が主となり、光信号は光導波路204の左側から出射される。
Further, the basic design of the
図6の構造を繰り返すことにより、図2に示すような波長多重光モジュールを作製することができる。ここで、主共振器401のサイズは、例えば2μmと極微小なので、光集積回路104のサイズも100μm角程度と非常に小さくなる。その結果、ポート103を1mm角程度で実現できる。これにより、3cm角程度であるCPUチップにおいて、サイズの増加を抑制しつつ、光配線を用いた集積回路100を実現できる。
By repeating the structure of FIG. 6, a wavelength division multiplexing optical module as shown in FIG. 2 can be manufactured. Here, since the size of the
なお、ここでは、レーザダイオード202の構成を主に説明したが、フォトダイオード201に対しても同様の構成を用いることで、共振器に入力される一方向から伝送される光信号の割合を増加できるという効果を実現できる。
Although the configuration of the
以上のように、光配線をCPUチップ内に導入し、コア間での情報伝送に用いることができる。これにより、CPUの性能が1から2桁向上する。情報化社会において、本開示の影響は非常に大きい。 As described above, the optical wiring can be introduced into the CPU chip and used for information transmission between cores. This improves the performance of the CPU by one to two orders of magnitude. The impact of this disclosure is enormous in the information-oriented society.
また、光モジュール(光集積回路104)のサイズが小さいことは、光モジュールの低価格化に直結する。モジュールサイズが小さい程、1枚のウエハから多くのモジュールを作製できるので、光モジュールの単価は下がる。また、図3及び図4に示すフリップチップボンディングは、赤外線カメラを用いることで自動化が可能である。よって、チップの価格上昇を抑制しつつ、チップ内の光配線を実現できる。 Further, the small size of the optical module (optical integrated circuit 104) is directly linked to the price reduction of the optical module. The smaller the module size, the more modules can be manufactured from one wafer, so the unit price of the optical module decreases. Further, the flip chip bonding shown in FIGS. 3 and 4 can be automated by using an infrared camera. Therefore, it is possible to realize the optical wiring in the chip while suppressing the price increase of the chip.
また、本実施の形態のように光の波長多重通信を行うためには、各光ダイオードの波長が設計値の許容範囲に入っていなければならない。一般に光ダイオードの波長は環境温度に影響されるので、光モジュールの温度を、熱電素子等を用いて一定(例えば、50°C)に保つ必要がある。本実施の形態に係る光モジュール104は非常に小型なので、熱電素子の消費電力も微小であり、環境温度の変化に対する応答性にも優れる。この温度制御機構は、ポート103に必要な機能の一部である。
Further, in order to perform wavelength division multiplexing of light as in the present embodiment, the wavelength of each light diode must be within the allowable range of the design value. Generally, the wavelength of the optical diode is affected by the environmental temperature, so it is necessary to keep the temperature of the optical module constant (for example, 50 ° C.) by using a thermoelectric element or the like. Since the
以下、副共振器402の詳細について説明する。上述したように、副共振器402は、主共振器401の時計回りの光と反時計回りの光との一方と光結合し、かつ、他方と光結合しないように配置される。言い換えると、副共振器402は、主共振器401の時計回りの光と反時計回りの光との一方と光結合が、他方と光結合より強く(又は弱く)なるように配置される。つまり、副共振器402は、主共振器401における右回りと左回りの光信号に対して非対称に形成されている。また、副共振器402は、主共振器401における右回りの光信号と左回りの光信号とに与える影響が異なる。
The details of the sub-resonator 402 will be described below. As described above, the sub-resonator 402 is arranged so as to be optically coupled to one of the clockwise light and the counterclockwise light of the
また、副共振器402は、主共振器401の光導波路204とは反対側に形成されていることが好ましい。例えば、図5において、副共振器402の中心(又は上端部)は、主共振器401の中心を通り、かつ、光導波路204と平行な線よりも下側に配置される。つまり、副共振器402は、主共振器401と光導波路404との間には形成されない。言い換えると、副共振器402は、主共振器401と光導波路404との間以外に形成される。これにより、副共振器402が、主共振器401と光導波路204との光結合を阻害することを抑制できる。
Further, it is preferable that the sub-resonator 402 is formed on the side opposite to the
また、主共振器401と副共振器402とは隣接していてもよい。以下、副共振器402と主共振器401との距離を変えた場合のシミュレーション結果について説明する。図7は、シミュレーションの条件を示す図である。図8は、図7に示すように副共振器402の欠陥の位置xを変えた場合のシミュレーション結果を示す図である。なお、欠陥の長さは1空孔としている。図8に示すグラフの縦軸は、右方向と左方向とに出力される光信号のエネルギーの比率(以下、左右比と呼ぶ)を示し、値が高いほど、所望の方向の光信号のエネルギーが高い(不要な方向の光信号のエネルギーが低い)ことを示す。
Further, the
図8に示すように、主共振器401と副共振器402とが隣接している場合(x=1)において、左右比が最も高くなる。また、x=0では、左右比が低下している。これは、副共振器402が、右回りと左回りの両方の光に影響を与えているためと考えられる。
As shown in FIG. 8, when the
また、図9に示すように、副共振器402の欠陥の長さd(除去する空孔の数)を変更した場合、除去する空孔の数が1〜3では、左右比が高くなり、かつ、この間では、左右比の変化はなかった。一方、除去する空孔の数が4以上になると左右比が低くなることが分かった。よって、副共振器402は、1以上かつ3以下のフォトニック結晶構造の空孔が除去されることで形成されることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 9, when the defect length d (the number of holes to be removed) of the sub-resonator 402 is changed, the left-right ratio becomes high when the number of holes to be removed is 1 to 3. Moreover, there was no change in the left-right ratio during this period. On the other hand, it was found that the left-right ratio decreases when the number of pores to be removed is 4 or more. Therefore, it is preferable that the sub-resonator 402 is formed by removing the pores of 1 or more and 3 or less of the photonic crystal structure.
また、本実施の形態では、光導波路204の両側方の空孔の間隔を、他の空孔の間隔aよりも広くしている。これにより、主共振器401と光導波路204との光結合の結合効率(以下、単に「結合効率」とも呼ぶ)を改善できる。
Further, in the present embodiment, the distance between the holes on both sides of the
図10は、図5の領域403の拡大図である。図10において破線の空孔は、他の空孔と同様に間隔aで配置された空孔を示している。図10に示すように、光導波路204の両側方の空孔は、光導波路204側に−Δsだけシフトされている。つまり、光導波路204の両側方の空孔の間隔は、他の空孔の間隔aよりも広くなっている。なお、Δsは光導波路204から離れる方向を正としている。
FIG. 10 is an enlarged view of the
図11は、Δs/aに対する結合効率のシミュレーション結果を示す図である。図11に示すように、適切にΔsを設定することで結合効率を向上できる。 FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of the coupling efficiency with respect to Δs / a. As shown in FIG. 11, the coupling efficiency can be improved by appropriately setting Δs.
また、図11に示すように、主共振器401の半径Rを変更すること、つまり、波長を変更することで、適切なΔsの値が変化する。これにより、一つの光導波路204に対して波長の異なる複数のレーザダイオード202を設ける場合には、複数のレーザダイオード202の全てに対して結合効率を上げることが困難である。
Further, as shown in FIG. 11, by changing the radius R of the
これに対して、光導波路204に溝501を形成することで、最適なΔsの波長依存性を低減できる。図12は、この場合の光導波路204及びレーザダイオード202の上面図である。図12に示すように、光導波路204は、信号伝送方向に沿って形成された溝501を有する。例えば、溝501の幅は0.6aである。また、溝501の深さは、例えば、空孔と同程度、又は、空孔よりも深い。
On the other hand, by forming the
図13は、この場合のΔs/aに対する結合効率のシミュレーション結果を示す図である。図13に示すように、溝501を形成することで、最適なΔsの波長依存性を低減できる。これにより、波長の異なる複数のレーザダイオード202に対して最適なΔsを設定できる。
FIG. 13 is a diagram showing a simulation result of the coupling efficiency with respect to Δs / a in this case. As shown in FIG. 13, by forming the
なお、Δsだけ空孔をシフトさせる手法及び溝501を設ける手法については、フォトダイオード201に接続される光導波路203に対しても適用できる。
The method of shifting the pores by Δs and the method of providing the
以上、本発明の実施の形態に係る光集積回路及び集積回路について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。 Although the optical integrated circuit and the integrated circuit according to the embodiment of the present invention have been described above, the present disclosure is not limited to this embodiment.
例えば、上記説明では、レーザダイオード202及びフォトダイオード201が共に副共振器402を備える例を説明したが、いずれか一方のみが副共振器402を備えてもよい。同様に、上記で説明した本開示の特徴的な構成を、レーザダイオード202及びフォトダイオード201の一方のみに適用してもよい。
For example, in the above description, the
また、上記説明では、複数のレーザダイオード202及び複数のフォトダイオード201が、光導波路204又は203の上下に交互に配置されている例を述べたが、複数のレーザダイオード202及び複数のフォトダイオード201の配置はこれに限らない。例えば、複数のレーザダイオード202及び複数のフォトダイオード201は、光導波路204又は203の同一方向に配置されてもよい。
Further, in the above description, the example in which the plurality of
また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。 In addition, the numbers used above are all examples for the purpose of specifically explaining the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the illustrated numbers.
以上、一つまたは複数の態様に係る光集積回路及び集積回路について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 The optical integrated circuit and the integrated circuit according to one or more aspects have been described above based on the embodiment, but the present disclosure is not limited to this embodiment. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and a form constructed by combining components in different embodiments is also within the scope of one or more embodiments. May be included within.
本開示は、光集積回路及び光モジュールに適用でき、特に、光通信における波長多重伝送用の光集積回路及び光モジュールに適用できる。 The present disclosure is applicable to optical integrated circuits and optical modules, and in particular, is applicable to optical integrated circuits and optical modules for wavelength division multiplexing transmission in optical communication.
100 集積回路
101 ブロック
102 コア
103 ポート
104 光集積回路
105、203、204 光導波路
106 光ファイバー
201、201a、201b、201c フォトダイオード
202、202a、202b、202c レーザダイオード
205 半導体基板
206、303 電極
208 入力光信号
209 出力光信号
301 基板
302 IC
304 配線
401、401a、401b 主共振器
402、402a、402b 副共振器
403 領域
501 溝100
304
Claims (11)
前記光導波路の側方に形成されており、電気信号を光信号に変換し、当該光信号を前記光導波路に出力する、又は、前記光導波路を伝送される光信号を電気信号に変換する光ダイオードとを備え、
前記光ダイオードは、
フォトニック結晶構造体に囲まれた円形の主共振器と、
前記主共振器の近傍に形成され、フォトニック結晶構造体に囲まれた副共振器とを有する
光集積回路。Optical waveguide and
Light formed on the side of the optical waveguide, which converts an electric signal into an optical signal and outputs the optical signal to the optical waveguide, or converts an optical signal transmitted through the optical waveguide into an electric signal. Equipped with a diode
The photodiode is
A circular main resonator surrounded by a photonic crystal structure,
An optical integrated circuit having a sub-resonator formed in the vicinity of the main resonator and surrounded by a photonic crystal structure.
請求項1記載の光集積回路。The optical integrated circuit according to claim 1, wherein the sub-resonator is formed asymmetrically with respect to a clockwise and counter-clockwise optical signals in the main resonator.
請求項1又は2記載の光集積回路。The optical integrated circuit according to claim 1 or 2, wherein the sub-resonator has different effects on a clockwise optical signal and a counterclockwise optical signal in the main resonator.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の光集積回路。The optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the sub-resonator is formed other than between the main resonator and the optical waveguide.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光集積回路。The optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the main resonator and the sub-resonator are adjacent to each other.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光集積回路。The optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the sub-resonator is formed by removing holes having a photonic crystal structure of 1 or more and 3 or less.
前記光導波路の両側方のフォトニック結晶構造体の間隔は、前記光導波路の両側方以外のフォトニック結晶構造体の間隔より広い
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光集積回路。The optical waveguide is surrounded on both sides by a photonic crystal structure.
The optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein the distance between the photonic crystal structures on both sides of the optical waveguide is wider than the distance between the photonic crystal structures on both sides of the optical waveguide.
前記複数の光ダイオードは、前記光導波路の側方に形成されており、(1)電気信号を、互いに波長の異なる光信号に変換し、前記光信号を前記光導波路に出力する、又は、(2)前記光導波路を伝送される互いに波長の異なる光信号を電気信号に変換し、
前記光導波路は、信号伝送方向に沿って形成された溝を有する
請求項1〜7のいずれか1項に記載の光集積回路。The optical integrated circuit includes a plurality of photodiodes including the light diode.
The plurality of optical diodes are formed on the side of the optical waveguide, and (1) convert an electric signal into an optical signal having different wavelengths from each other, and output the optical signal to the optical waveguide, or ( 2) Converting optical signals having different wavelengths transmitted through the optical waveguide into electrical signals,
The optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical waveguide has a groove formed along a signal transmission direction.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の光集積回路を備える
集積回路。An integrated circuit that transmits signals via electricity and light.
An integrated circuit comprising the optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 8.
前記複数のコア間の信号の伝送を行う請求項1〜8のいずれか1項に記載の光集積回路とを備える
集積回路。With multiple cores
An integrated circuit including the optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 8, which transmits a signal between the plurality of cores.
前記光集積回路は、前記複数のブロック間の信号の伝送を行う
請求項10記載の集積回路。The integrated circuit includes a plurality of blocks, each containing a plurality of the cores.
The integrated circuit according to claim 10, wherein the optical integrated circuit transmits signals between the plurality of blocks.
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004063972A (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser, and manufacturing method thereof |
JP2005064471A (en) * | 2003-07-25 | 2005-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | Optical device, manufacturing method thereof, and semiconductor laser oscillator |
JP2007508585A (en) * | 2003-10-11 | 2007-04-05 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Photonic interconnection system |
JP2007194301A (en) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Osaka Univ | Optical integrated circuit and optical module |
US20080089157A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-17 | Beausoleil Raymond G | Photonic-interconnect systems for reading data from memory cells and writing data to memory integrated circuits |
JP2009239260A (en) * | 2008-03-07 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser and method for manufacturing the same |
JP2011501238A (en) * | 2007-10-23 | 2011-01-06 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Optical wiring for computer system devices |
US20140226691A1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-14 | California Institute Of Technology | Iii-v photonic crystal microlaser bonded on silicon-on-insulator |
JP2014150151A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photonic crystal device |
JP2014202788A (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 日本電信電話株式会社 | Optical flip-flop circuit |
US20160349456A1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-12-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Plasmonic and photonic wavelength separation filters |
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004063972A (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser, and manufacturing method thereof |
JP2005064471A (en) * | 2003-07-25 | 2005-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | Optical device, manufacturing method thereof, and semiconductor laser oscillator |
JP2007508585A (en) * | 2003-10-11 | 2007-04-05 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Photonic interconnection system |
JP2007194301A (en) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Osaka Univ | Optical integrated circuit and optical module |
US20080089157A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-17 | Beausoleil Raymond G | Photonic-interconnect systems for reading data from memory cells and writing data to memory integrated circuits |
JP2011501238A (en) * | 2007-10-23 | 2011-01-06 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | Optical wiring for computer system devices |
JP2009239260A (en) * | 2008-03-07 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser and method for manufacturing the same |
JP2014150151A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photonic crystal device |
US20140226691A1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-14 | California Institute Of Technology | Iii-v photonic crystal microlaser bonded on silicon-on-insulator |
JP2014202788A (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 日本電信電話株式会社 | Optical flip-flop circuit |
US20160349456A1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-12-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Plasmonic and photonic wavelength separation filters |
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